O peso real da asa só pode ser determinado depois que é feito o projeto detalhado da mesma, dimensionando estruturalmente todas as suas peças e somando seus pesos. Como esse é um processo que exige muito tempo de projeto, decidimos fazer uma estimativa em cima de dados de outras aeronaves para estimar o peso extra causado pela dobra da asa e seus reforços. Nos vimos obrigados a fazer isso pois há muito poucos estudos disponíveis a respeito desse assunto. Um exemplo que encontramos foi o trabalho feito por Yarygina e Popov (2011). Porém a abordagem se refere a aeronaves militares que são utilizadas em porta aviões, sendo que esse tipo de avião está sujeito à cargas muito maiores que nossa aeronave, além de ter uma estrutura muito mais complexa e reforçada. Portanto fica inviável sua utilização para nossa proposta.
Tendo isso em vista levantamos dados do peso vazio de aeronaves com e sem asas dobráveis e de suas características geométricas da asa. De forma geral uma aeronave com asa dobrável terá um peso vazio maior que o peso de uma aeronave convencional. Então buscamos um jeito de encontrar um fator adimensional que pudesse ser usado para estimar o peso extra em cima dos dados levantados das aeronaves. Definindo kdobra e ksem dobra pelas equações 21 e
22 como sendo os coeficientes de peso relativo entre o peso da asa e peso vazio de aeronaves com e sem asas dobráveis respectivamente, onde We e Ww correspondem ao peso vazio da
aeronave e ao peso da asa, e os outros sub índices são autoexplicativos.
k dobra =
(21)
k sem dobra =
(22)
Definimos também k extra como sendo o peso extra da aeronave vazia causado pela asa
dobrável definida pela diferença entre fatores kdobra e ksem dobra.
kextra = kdobra - ksem dobra = −
(23)
We aeronave com dobra = kextra .Ww aeronave sem dobra + We aeronave sem dobra (24)
O peso da asa sem dobra é calculado da mesma forma que fizemos no capítulo 4, ou seja pela equação A.6. O peso vazio sem dobra é a soma dos pesos dos componentes da aeronave e também são calculados pelas equações dadas no Apêndice A. Então nos resta achar o fator kextra para usar a equação 24. Fizemos isso coletando dados de aeronaves apenas da
categoria LSA com asas que são em sua maioria feitas em alumínio, uma vez que aeronaves feitas totalmente em materiais compósitos tem características estruturais diferentes de nossa aeronave. Além disso pegamos dados apenas de aviões cujo fator de carga se assemelha ao nosso (+4 e -2 g´s definidos pela norma). Então algumas aeronaves citadas na Tabela 3 tiveram que ser excluídas dessa análise por esses fatores. Usamos os dados obtidos para encontrar valores médios para as equações 21 e 22.
Na equação A.6 temos dados que são em sua maioria encontrados com facilidade. Porém a razão t/c do perfil dificilmente é dada pelo fabricante, então nesses casos assumimos a mesma relação de nossa aeronave, ou seja t/c = 0,14.
Para termos um resultado mais preciso, para o fator k sem dobra escolhemos apenas
aeronaves LSA de asa alta. Os resultados do levantamento são mostrados nas Figuras 23 e 24.
Figura 23– Gráfico pesos vazio e da asa e coeficiente k para aeronaves com asas dobráveis
Fonte: Autor (2018).
Figura 24– Gráfico pesos vazio e da asa e coeficiente k para aeronaves com asas sem dobras
Fonte: Autor (2018).
Analisando as Figuras 23 e 24 vemos que se fizéssemos apenas a subtração do peso vazio das aeronaves com asas dobráveis e não dobráveis teríamos um resultado inválido pois a média dos pesos vazio da Figura 24 é maior que a média da Figura 23. Isso ocorre pois a grande maioria dos aviões da Figura 24 são aeronaves com um bom padrão de acabamento em seu interior e um grande espaço interno, enquanto a maioria das aeronaves da Figura 23 são mais simples.
Na Figura 24 vemos que o valor de k não varia tanto quanto os valores da Figura 23. Isso porque temos um número bem maior de dados na Figura 24 e o tipo de aeronave é sempre o mesmo, ou seja, asa alta para dois ocupantes. A média dos valores de k foram kdobra =4,178 e
ksem dobra = 3,8. O desvio padrão populacional do valor kdobra foi de 0,444, enquanto para k sem dobra foi de 0,238.
O desvio padrão para k dobra é um valor relativamente alto, 10,62% da média, porém
são as únicas aeronaves com as características desejada que encontramos. Entretanto se formos analisar o ponto onde ocorre a dobra da asa, praticamente todas as aeronaves analisadas tem a sua dobra perto da fuselagem onde ocorre o maior momento em cima das longarinas. Nossa aeronave terá sua dobra a partir de 1m da sua semi envergadura, então podemos considerar que o resultado obtido é um tanto quanto conservador pois o ponto de dobra das asas das aeronaves analisadas teoricamente sofrem um carregamento maior do que o de nossa aeronave.
Substituindo os valores encontrados na equação 23 temos que kextra corresponde a
0,378, e será usado a cada etapa desse trabalho, uma vez que o peso da aeronave vai variando conforme o decorrer do projeto. Nessa etapa 5.3 a asa estava pesando sem a dobra 40,1 kg. Substituindo esse valor na equação 24 e descontando o peso vazio sem a asa, temos que a asa com dobra pesaria 55,26 kg.
Vale ressaltar que grande parte dos aviões analisados usam montantes nas asas para reforço estrutural. Então passamos a adotar essa característica também em nossa aeronave, e o peso dessa estrutura iremos considerar que já está dentro do valor encontrado acima.